(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の橋梁が幅方向に並列して架設される並列橋に設けられ、前記並列橋の空力振動を抑制する並列橋の制振構造において、
前記橋梁の橋軸方向に長尺に形成され、隣り合う前記橋梁の上部構造間の隙間に幅方向に亘って配設される平板状の複数の整流手段を有し、
前記整流手段の各々は、前記隣り合う橋梁の上部構造の少なくとも一方に連結されており、
複数の前記整流手段は、前記橋梁の橋軸方向に断続的に設けられ、
前記橋梁の各支間の中央部に前記整流手段の各々が位置しており、
前記整流手段の各々は、前記橋軸方向の前記整流手段の長さ寸法が前記支間の長さ寸法に対して少なくとも１／２以上であることを特徴とする並列橋の制振構造。
【請求項２】
前記整流手段は、前記隙間の幅方向に横架される板状部材を含み、
前記板状部材の幅方向両端が、前記隣り合う橋梁の上部構造にそれぞれ連結されていることを特徴とする請求項１に記載の並列橋の制振構造。
【請求項３】
複数の橋梁が幅方向に並列して架設される並列橋に設けられ、前記並列橋の空力振動を抑制する並列橋の制振構造において、
前記橋梁の橋軸方向に長尺に形成され、隣り合う前記橋梁の上部構造間の隙間に幅方向に亘って配設される平板状の整流手段を有し、前記整流手段は、前記隣り合う橋梁の上部構造の少なくとも一方に連結されており、
前記整流手段は、前記隙間の幅方向に並列して配設される２つの板状部材を含み、
前記２つの板状部材はそれぞれ、幅方向の一端側が前記橋梁の上部構造に連結され、他端側が前記隙間に張り出した自由端で形成され、該自由端同士の間に間隙が存在していることを特徴とする並列橋の制振構造。
【請求項４】
前記板状部材の前記自由端は該板状部材の幅寸法が異なるように段差状に形成され、前記２つの板状部材の自由端同士が一定の間隙を存して突き合わされていることを特徴とする請求項３に記載の並列橋の制振構造。
【請求項５】
前記整流手段の各々は、前記橋軸方向の前記整流手段の長さ寸法の前記支間の長さ寸法に対する比が１／２以上３／４以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の並列橋の制振構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の橋梁が幅方向に並列して架設される並列橋に設けられ、該並列橋の空力振動を抑制する並列橋の制振構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の橋梁が並列して架設された並列橋が多く建設されている。橋梁の低コスト化を目的として、まず最初に幅員の狭い橋梁を建設し、交通量が増加した際に並列して新たな橋梁を建設することにより並列橋が形成される場合もある。このような並列橋は幅員が狭く、また昨今の構造物建設技術の進歩により橋脚間の支間が長くなりつつある。この橋梁の狭幅員化、長支間化にともない、風の流れにより励起されるギャロッピング、フラッター、渦励振などの空力不安定振動が設計風速内で起こり得る橋梁が増加している。
【０００３】
並列橋においては、単独橋梁に作用する上記の空力不安定振動に加えて、風向きの上流側に配置された上流側橋梁からの剥離流によって下流側に配置された下流側橋梁が風と直角方向に振動するウェイクレゾナンス、ウェイクギャロッピング等の振動が発生することが知られている。図９は従来の並列橋における風流れの状態を示す図である。並列橋の側方から吹く風が上流側橋梁１側面の高欄に当たり、上流側橋梁１の上側の風流れ５７と下側の風流れ５８とに分かれる。これらの風流れ５７、５８の影響により、下流側橋梁２に発生する空力振動振幅が増大し、橋梁に過大な振動を与えてしまう。
【０００４】
そこで、並列橋特有の制振対策として、チューンドマスダンパの設置、断面形状の変更、耐風付加部材の設置等の各種対策が講じられている。
関連する技術として、特許文献１（特開２００１−１７２９１２号公報）に並列橋梁制振装置が開示されている。この制振装置は、上流側橋梁の高欄をポストタイプ高欄とした構成としている。これは、ポストタイプ高欄により上流側橋梁の風流れパターンを変化させ、並列橋の空力振動を抑制するようになっている。
【０００５】
また、特許文献２（特開２０１０−１８０６０９号公報）には制振対策を講じた並列橋が開示されている。この並列橋は、並列する橋梁の床版における幅方向で互いに対向しない側の外側幅端部にフェアリングを設置している。これにより、橋梁の中心間距離を大きくしてもたわみ振動とねじれ振動を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７２９１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８０６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、並列橋の制振対策として、上記したような従来の対策のみでは橋梁の耐風性を確保することは困難な場合がある。また、昨今は橋梁の建設コストの縮小が要望されており、大掛かりな制振対策を講じることは難しい。
特許文献１や特許文献２に開示される構成によれば、大掛かりな構造変更を行うことなく並列橋の振動抑制効果が得られる。しかし、これらの並列橋においては、隣り合う橋梁間の隙間を通過する風流れが存在することから、図９に示すように上流側橋梁で上下に分離した風流れの一部が下流側橋梁の上面及び下面に当たり、これによりやはり空力振動を発生させてしまう。
【０００８】
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、大掛かりな構造変更を行うことなく簡単な構造により並列橋の制振が可能で、確実に高い耐風安定性が得られる並列橋の制振構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る並列橋の制振構造は、
複数の橋梁が幅方向に並列して架設される並列橋に設けられ、前記並列橋の空力振動を抑制する並列橋の制振構造において、
前記橋梁の橋軸方向に長尺に形成され、隣り合う前記橋梁の上部構造間の隙間に幅方向に亘って配設される平板状の複数の整流手段を有し、
前記整流手段の各々は、前記隣り合う橋梁の上部構造の少なくとも一方に連結されており、
複数の前記整流手段は、前記橋梁の橋軸方向に断続的に設けられ、
前記橋梁の各支間の中央部に前記整流手段の各々が位置しており、
前記整流手段の各々は、前記橋軸方向の前記整流手段の長さ寸法が前記支間の長さ寸法に対して少なくとも１／２以上であることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、隣り合う橋梁の上部構造間の隙間に板状の整流手段を配置し、この整流手段により隙間を塞いで２つの橋梁の上部構造の断面を見かけ上１つの平板状断面とし、橋梁の上部構造周囲の風流れを変化させている。この風流れは図２に示すように形成され、風向きの下流側に配置された下流側橋梁の上部構造に対して上下方向及び側面から衝突することがなく、これにより下流側橋梁における空力振動を抑制することが可能となる。このように本発明によれば、大掛かりな構造変更を行うことなく簡単な構造により並列橋の制振が可能で、確実に高い耐風安定性が得られる。
なお、橋梁の上部構造とは、主桁で支持される床版を含むものである。
【００１１】
また、前記整流手段は、前記隙間の幅方向に横架される板状部材を含み、前記板状部材の幅方向両端が、前記隣り合う橋梁の上部構造にそれぞれ連結されていることが好ましい。
このように、整流手段を構成する板状部材の幅方向両端を橋梁の上部構造にそれぞれ連結することにより、整流手段を安定して支持可能である。本構成は特に、並列橋の隣り合う２つの橋梁の振動が、図８（Ａ）に示す同相の鉛直方向曲げモードである場合に好適に用いられる。
【００１２】
また、本発明の別の態様に係る並列橋の制振構造は、
複数の橋梁が幅方向に並列して架設される並列橋に設けられ、前記並列橋の空力振動を抑制する並列橋の制振構造において、
前記橋梁の橋軸方向に長尺に形成され、隣り合う前記橋梁の上部構造間の隙間に幅方向に亘って配設される平板状の整流手段を有し、前記整流手段は、前記隣り合う橋梁の上部構造の少なくとも一方に連結されており、
前記整流手段は、前記隙間の幅方向に並列して配設される２つの板状部材を含み、
前記２つの板状部材はそれぞれ、幅方向の一端側が前記橋梁の上部構造に連結され、他端側が前記隙間に張り出した自由端で形成され、該自由端同士の間に間隙が存在していることを特徴とする。
【００１３】
このように、整流手段が隣り合う橋梁の上部構造にそれぞれ連結された２つの板状部材を含むことにより、隣り合う橋梁を相互に独立させた構造としながら橋梁の上部構造間の隙間を塞ぐことができる。したがって、２つの橋梁の振動が、図８（Ｂ）に示す異相の鉛直方向曲げモード、（Ｃ）に示す同相のねじれモード、（Ｄ）に示す異相のねじれモードのいずれの場合においても本構成を好適に用いることが可能である。もちろん、図８（Ａ）に示す同相の鉛直方向曲げモードにも適用可能である。
また、整流手段を構成する２つの板状部材間に間隙が存在していることにより、橋梁の振動や熱伸縮等により２つの橋梁の上部構造間の隙間距離が変化した場合においても、間隙によりこの変化を吸収でき、上部構造の板状部材連結部に過大な応力が発生することを防止できる。
【００１４】
さらに、前記板状部材の前記自由端は該板状部材の幅寸法が異なるように段差状に形成され、前記２つの板状部材の自由端同士が一定の間隙を存して突き合わされていることが好ましい。
このように、２つの板状部材の自由端同士を段差状に形成し、その間に間隙を存在させることにより、橋梁の水平変位による衝突を抑制、または衝突力を低減できる。さらに好適には、自由端同士の間隙にゴムシール等の弾性部材を充填するとよく、これにより橋梁の水平変位による衝突力を吸収できる。このとき、自由端の先端が段差状であることにより、弾性部材の充填量を多くでき、衝突力を大幅に吸収することが可能である。
【００１５】
また、前記整流手段は前記橋梁の支間中央部に設けられ、橋軸方向の前記整流手段の長さ寸法が前記支間の長さ寸法に対して少なくとも１／２以上であることが好ましい。
このように、整流手段の長さ寸法を支間の長さ寸法に対して少なくとも１／２以上とすることにより、橋梁の限定振動の振幅を減少させることができ、且つ発散振動の発生風速を上昇あるいは振動の発達を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上記載のように本発明によれば、並列橋の隣り合う橋梁の上部構造間の隙間に板状の整流手段を配置し、この整流手段により橋梁の上部構造間の隙間を塞いで上部構造周囲の風流れを変化させることにより、上流側橋梁、下流側橋梁における空力振動を抑制することが可能となる。このように本発明によれば、大掛かりな構造変更を行うことなく簡単な構造により並列橋の制振が可能で、確実に高い耐風安定性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る制振構造を備えた並列橋の横断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る制振構造を備えた並列橋周囲の風流れの状態を示す図である。
【図３】整流手段の構成例を説明する図であり、（Ａ）は第１構成例を示す平面図で、（Ｂ）は第２構成例を示す平面図で、（Ｃ）は第３構成例を示す平面図である。
【図４】ボルトを用いた連結部を示す図であり、（Ａ）は側断面図で、（Ｂ）は平面図である。
【図５】ヒンジを用いた連結部を示す側断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る制振構造を備えた並列橋の平面図である。
【図７】風速に対する下流側橋梁の振動振幅を測定した結果を表すグラフである。
【図８】橋梁の振動モードを説明する図で、（Ａ）は同相の鉛直方向曲げモード、（Ｂ）は異相の鉛直方向曲げモード、（Ｃ）は同相のねじれモード、（Ｄ）は異相のねじれモードをそれぞれ示す図である。
【図９】従来の並列橋における風流れの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
本発明の実施形態に係る制振構造は並列橋に設けられ、該並列橋の空力振動を抑制するものである。対象となる並列橋は、例えば、箱桁橋、鈑桁橋、斜張橋、吊橋、エクストラドーズド橋、プレストレスト・コンクリート橋（ＰＣ橋）等の並列橋全般である。
【００１９】
図１は本発明の実施形態に係る制振構造を備えた並列橋の横断面図である。
並列橋は、風向きの上流側に配置された上流側橋梁１と、この上流側橋梁１の下流側に並列に配置された下流側橋梁２とを備えている。上流側橋梁１と下流側橋梁２とは、上流側橋梁１の上部構造の幅方向（図において水平方向）における中心と下流側橋梁２の上部構造の幅方向における中心との距離である中心間隔Ｗをおいて配置されている。各橋梁１、２は、複数の橋脚１０（図６参照）によって支持されている。
【００２０】
上流側橋梁１は、橋軸方向に延在して並列に配置された２つの主桁１１と、これら主桁１１によって下方から支持される床版１２とを有している。この上流側橋梁１は、橋軸方向（紙面垂直方向）に延在する２つの主桁を有した二主桁断面を有する構成となっている。
下流側橋梁２は、上流側橋梁１と同様に、橋軸方向に延在して並列に配置された２つの主桁２１と、これら主桁２１によって下方から支持される床版２２とを有しており、二主桁断面を有する構成となっている。
ここで、本実施形態に係る制振構造は、主桁１１、２１の幅をＢ、主桁１１、２１から床版１２、２２までの高さをＤとすると、断面辺長比（Ｂ／Ｄ）＝０．５〜５程度の橋梁に好適に用いられるものである。
【００２１】
本実施形態に係る制振構造は、隣り合う上流側橋梁１と下流側橋梁２の上部構造間の隙間１００に整流手段３を設けた構成となっている。なお、以下の説明において、上部構造として床版１２、２２を例に挙げて説明する。
整流手段３は、橋梁１、２の橋軸方向に長尺な平板状に形成されている。この整流手段３は、上流側橋梁１の床版１２と下流側橋梁２の床版２２との間の隙間１００に、幅方向に亘って配設される。また整流手段３は、上流側橋梁１の床版１２及び下流側橋梁２の床版２２の少なくとも一方に連結されることにより支持されている。整流手段３の材質は、例えば、鋼、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）、ゴム、木材、その他樹脂系材料が用いられる。
【００２２】
上記構成により、上流側橋梁１の床版１２と下流側橋梁２の床版２２との間の隙間１００を整流手段３で塞ぎ、２つの床版１２、２２の断面を見かけ上１つの平板状断面とし、床版１２、２２周囲の風流れを変化させている。この風流れは図２に示すようになる。風流れ７、８は、下流側橋梁２の床版２２に対して上下方向及び側面から衝突することがなく、これにより下流側橋梁２における空力振動を抑制することが可能となる。このように本実施形態によれば、大掛かりな構造変更を行うことなく簡単な構造により並列橋の制振が可能で、確実に高い耐風安定性が得られる。
なお、本実施形態に係る制振構造は、３以上の橋梁が並列して架設される並列橋にも適用可能であり、その場合、制振構造は少なくとも隣り合う２つの橋梁の上部構造間に設けられる。もちろん、複数の橋梁の上部構造間の全部に制振構造を設けてもよい。
【００２３】
次に、図３乃至図５を参照して、本実施形態に係る制振構造の具体的構成を説明する。
図３は整流手段の構成例を説明する図であり、（Ａ）は第１構成例を示す平面図で、（Ｂ）は第２構成例を示す平面図で、（Ｃ）は第３構成例を示す平面図である。
【００２４】
図３（Ａ）に示す第１構成例においては、整流手段３Ａは、上流側橋梁１の床版１２と下流側橋梁２の床版２２との間の隙間１００の幅方向に横架される板状部材３１を含む。さらにこの板状部材３１の幅方向両端が、上流側橋梁１の床版１２と下流側橋梁２の床版２２とにそれぞれ連結されている。
このように、整流手段３Ａを構成する板状部材３１の幅方向両端を、上流側橋梁１の床版１２と下流側橋梁２の床版２２とにそれぞれ連結することにより、整流手段３Ａを安定して支持可能である。本構成は特に、並列橋の隣り合う２つの橋梁に励起される振動が、図８（Ａ）に示す同相の鉛直方向曲げモードである場合に好適に用いられる。この振動モードは、２つの橋梁が同じ方向（同位相）に鉛直振動するモードである。
【００２５】
図３（Ｂ）に示す第２構成例においては、整流手段３Ｂは、上流側橋梁１の床版１２と下流側橋梁２の床版２２とにそれぞれ連結された２つの板状部材３２、３３を含む。板状部材３２の幅方向一端側は上流側橋梁１の床版１２に連結され、他端側は隙間１００に張り出した自由端で形成されている。一方、板状部材３３の幅方向一端側は下流側橋梁２の床版２２に連結され、他端側は隙間１００に張り出した自由端で形成されている。板状部材３２の自由端と板状部材３３の自由端とは、間隙３５を存して突き合わされて配置される。
【００２６】
このように、整流手段３Ｂが、上流側橋梁１の床版１２と下流側橋梁２の床版２２とにそれぞれ連結された２つの板状部材３２、３３を含むことにより、隣り合う橋梁１、２を相互に独立させた構造としながら床版１２、２２間の隙間１００を塞ぐことができる。したがって、２つの橋梁１、２の振動が、図８（Ｂ）に示す異相の鉛直方向曲げモード、（Ｃ）に示す同相のねじれモード、（Ｄ）に示す異相のねじれモードのいずれの場合においても本構成を好適に用いることが可能である。なお、図８（Ｂ）の異相の鉛直方向曲げモードは、２つの橋梁が逆方向あるいは位相差をもって鉛直振動するモードである。図８（Ｃ）の同相のねじれモードは、２つの橋梁が同じ方向にねじれ振動するモードである。図８（Ｄ）の異相のねじれモードは、２つの橋梁が逆方向あるいは位相差をもってねじれ振動するモードである。もちろん、本第２構成例は図８（Ａ）に示す同相の鉛直方向曲げモードにも適用可能である。
【００２７】
また、本第２構成例によれば、板状部材３２、３３間に間隙３５が存在していることにより、橋梁１、２の振動や熱伸縮等により２つの橋梁１、２の床版１２、２２間の隙間１００の距離が変化した場合においても、間隙３５によりこの変化を吸収でき、床版１２、２２と板状部材３２、３３との連結部に過大な応力が発生することを防止できる。
【００２８】
図３（Ｃ）に示す第３構成例においては、整流手段３Ｃは、上流側橋梁１の床版１２に連結された板状部材３６と下流側橋梁２の床版２２に連結された板状部材３７とを含む。さらに第３構成例では、板状部材３６、３７の自由端は該板状部材の幅寸法が異なるように段差状に形成され、板状部材３６の自由端と板状部材３７の自由端とが一定の間隙３８を存して突き合わされて配置される。
このように、２つの板状部材３６、３７の自由端同士を段差状に形成し、その間に間隙３８を存在させることにより、橋梁１、２の水平変位による衝突を抑制、または衝突力を低減できる。さらに好適には、自由端同士の間隙３８にゴムシール等の弾性部材を充填するとよく、これにより橋梁１、２の水平変位による衝突力を吸収できる。このとき、自由端の先端が段差状であることにより弾性部材の充填量を多くでき、衝突力を大幅に吸収することが可能である。
【００２９】
図４及び図５を用いて、上記した構成を有する整流手段３と床版１２との連結部の具体的な構成例を説明する。なお、ここでは一例として上流側橋梁１の床版１２と板状部材３１との連結部を示しているが、この連結部の構成は全ての連結部に適用できるものである。
【００３０】
図４はボルトを用いた連結部４１を示す図であり、（Ａ）は側断面図で、（Ｂ）は平面図である。この連結部４１の構成は、上記した第１構成例乃至第３構成例のいずれにも適用できる。
床版１２の側面にはＬ字型治具４０が溶接又はボルト締結等により接合されている。このＬ字型治具４０にはボルト孔が設けられており、これに対応した位置に、板状部材３１の端部にもボルト孔４４が設けられている。
【００３１】
そして、Ｌ字型治具４０と板状部材３１の端部とが、ボルト孔が一致するように重ね合わされ、ボルト４２とナット４３とにより締結固定される。このとき、Ｌ字型治具４０のボルト孔若しくは板状部材３１のボルト孔４４は、橋軸方向に長尺な長孔形状を有していることが好ましく、これにより板状部材３１設置時の橋軸方向のずれに対応可能となる。
このように、床版１２と板状部材３１とをボルト締結することにより、流通性の高い部品を用いることができるためコストを安価にできる。また、板状部材３１の着脱が容易に行える。
【００３２】
図５はヒンジを用いた連結部４５を示す側断面図である。この連結部４５の構成は、上記した第１構成例に好適に適用できる。
床版１２の側面にはＬ字型治具４０が溶接又はボルト締結等により接合されている。このＬ字型治具４０の端部には、ヒンジ４６を介して板状部材３１が回動自在に取り付けられている。ヒンジ４６の軸方向は橋軸方向に一致する。
このように、ヒンジ４６を介して床版１２に板状部材３１を取り付けることにより、上流側橋梁１の床版１２端部と、下流側橋梁２の床版２２端部とが高さ方向に位置ずれしても、ヒンジ４６を介して板状部材３１が傾斜することにより位置ずれを吸収し、連結部４５に過大な応力がかかることを防止できる。
【００３３】
さらに本実施形態に係る制振構造において、整流手段３は橋梁全長に亘って設けられていてもよいし、橋軸方向に断続的に設けられていてもよい。前者の場合、床版１２、２２間の隙間１００を橋梁全長に亘って塞ぐことにより橋梁の制振効果を最も高くすることができる。後者の場合、施工費用を削減することが可能である。
ここで、整流手段３を断続的に設ける場合には、以下のように設定することが好ましい。図６は本発明の実施形態に係る制振構造を備えた並列橋の平面図である。同図において、橋脚１０間の距離、すなわち支間の長さ寸法をＬ、Ｌ’とする。また、支間の長さ寸法Ｌに対してここに設置する整流手段３の橋軸方向の長さ寸法をｌ、支間の長さ寸法Ｌ’に対してここに設置する整流手段３の長さ寸法をｌ’とする。
【００３４】
このとき、整流手段３の長さ寸法ｌ、ｌ’が支間の長さ寸法Ｌ、Ｌ’に対して少なくとも１／２以上であることが好ましい。さらに好適には、整流手段３の長さ寸法ｌ、ｌ’が支間の長さ寸法Ｌ、Ｌ’に対して少なくとも３／４以上とするとよい。
図７は、風速に対する下流側橋梁の振動振幅を測定した結果を表すグラフである。このグラフには、整流手段３を設置しない場合（ｌ＝０）、整流手段３の長さ寸法ｌを支間の長さ寸法Ｌの１／２とした場合（ｌ＝１／２Ｌ）、整流手段３の長さ寸法ｌを支間の長さ寸法Ｌの３／４とした場合（ｌ＝３／４Ｌ）のそれぞれにおける風速に対する振動振幅の測定結果を示している。
【００３５】
図７のグラフに示すように、ｌ＝０の場合は、限定振動が発生し、発散振動も照査風速内で発生する。ｌ＝１／２Ｌの場合は、限定振動の振幅が減少し、発生振動の発生風速も上昇、あるいは振動の発達を抑えることができる。ｌ＝３／４Ｌの場合は、限定振動がほぼ消滅し、発散振動も抑制される。
したがって、整流手段３を上記した長さ寸法とすることで、下流側橋梁２における空力振動を効果的に抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００３６】
１    上流側橋梁
２    下流側橋梁
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ  整流手段
１０  橋脚
１１、２１  主桁
１２、２２  床版
３１、３２、３３、３６、３７  板状部材
３５、３８  間隙
４０  Ｌ字型治具
４１、４５  連結部
４２  ボルト
４３  ナット
４４  ボルト孔
４６  ヒンジ
１００  隙間
【図１】
0005619594.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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